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計算機概論 第二版 Foundations of Computer Science Chapter 6 電腦網路 6.1 簡介 網路（network）是由硬體和軟體所組成，而網路將資料從本地端送到另一端。 網路必須要滿足一些準則。其中最重要的是效能、可靠性和安全。 測量效能（performance），包含傳送時間和回覆時間。傳送時間是從一端傳送訊息至另一端的時間總和。回覆時間是一個詢問和反應之間所經過的時間。網路效能依賴著一些因素，包含使用者的數量、傳輸媒介的種類、連結硬體的能力和軟體的效率。 網路的可靠性（reliability）是以失敗的頻率、從失敗重新恢復的時間以及災難中網路的強健性來評估。 網路安全（security）問題包含保護資料免於未經許可的存取、損害與改變，以及實現從資料遺失和破壞中恢復的原則和程序。 點對點連接（point-to-point connection）提供兩台裝置一條專用的鏈結，整個鏈結的容量都保留給兩台裝置之間的傳輸使用。多點連接（multipoint connection）也稱為多分支連接（multidrop connection）是兩個以上的裝置共用一條鏈結。在多點連接的環境，通訊管道的容量在空間上或者時間上是共用的。 實體拓樸（physical topology）是指網路以何種方式佈局，有四個基本的拓樸：網狀、星狀、匯流排和環形。 在網狀拓樸（mesh topology）上，每個節點都有一條專屬的點對點鏈結連至每個節點。 在星狀拓樸（star topology）上，每個節點有一條專屬的點對點鏈結連至唯一的中央控制器，通常也稱為集線器（hub）。今日在高速網路最普遍的拓樸是星狀。 在匯流排拓樸（bus topology）使用多點鏈結，一條長的電纜又稱作匯流排，扮演著像骨幹（backbone）的角色，連接在網路上所有的節點。 環狀拓樸（ring topology）上，每個節點都有一條專屬的點對點鏈結連接至它兩邊的節點。 網路的種類 今日的網路可以被分為三大類：區域網路、廣域網路和大都會網路。這是依照它的規模大小所劃分。 區域網路（local area network；LAN）通常是私有的且連結一間辦公室、一棟建築物或者是校園的節點。目前區域網路的大小限制為幾公里的範圍。區域網路的設計是為了讓個人電腦和工作站共享資源。 廣域網路（wide area network；WAN）提供長途的資料、圖片、影像、聲音傳送，所傳送範圍可能穿越國家、大陸甚至是全世界。 點對點廣域網路通常是一條線（像是電話線或是纜線）連接兩個節點。骨幹廣域網路是一個由服務提供者所操作的複雜網路，通常連接著網際網路服務提供者（ISPs）。 大都會網路（metropolitan area network；MAN）是介於區域網路和廣域網路之間的網路。大都會網路的範圍通常是一個城鎮或是一個城市的大小。它專門設計給需要高速網路連接，以及終端延伸至另一個城市或是城市的其他地方的顧客。 網路是彼此連接的，當兩個或多個網路相連接時，它們變成一個互聯網路〔internetwork 或 internet（小寫的 i）〕。路由器（routers）是用來安排封包（訊息）在互聯網路上行走路線的裝置。最著名的互聯網路是網際網路（Internet；大寫的 I），協同著數十萬個彼此相連的節點。 大部分的終端使用者想要連上網際網路都會使用網際網路服務提供者（Internet service providers；ISPs）的服務。ISP 是一個組織，具有一部或多部伺服器（高效能的電腦）透過高速網路線連接上網際網路，個別的網路使用者或小型電腦可以透過訂定一個服務契約和付款方式連接到本地 ISP 的伺服器。 ISP 有國際服務提供者、國家服務提供者、地區服務提供者和本地服務提供者。 6.2 TCP/IP 協定組合 為了分割工作所需的服務， 網際網路已經產生一套規則稱為協定（protocol）。操縱著今日網際網路的協定稱為 TCP/IP 協定組合（TCP/IP protocol suite）。 原先的 TCP/IP 協定組合被定義成四層：主機到網路（或鏈結）、網際網路（網路）、傳輸和應用。不過，今日的TCP/IP 協定組合為五階層的模型。 6.3 階層 應用層 應用層（application layer）讓使用者，無論是人或軟體，都可以去使用網路。應用層是網際網路的大多數使用者唯一可見的一層。 客戶─伺服器架構（client-server architecture）是比較普遍的。另一個架構是點對點架構（peer-to-peer architecture），則是變得流行。 在客戶─伺服器架構中，每個應用是由兩個分離但相關程式所組成：一個是客戶程式，另一個是